[Video] Phóng điện plasma

[Ông_trùm_tội_ác]

Phóng điện plasma ​

 

[Butchi]

[f=800]https://server1.vnkienthuc.com/files/3/FILEPDF/Plasma_phong_dien_khi_word.pdf[/f]


Mở đầu :
- Trong điều kiện bình thường, mọi chất khí thực tế không dẫn điện, chúng là chất cách
điện. Nhưng ở nhiệt dộ cao, hay ở trong diện trường rất mạnh, thì tính chất của chất khí
thay đổi căn bản : nó bị ion hoá và dẫn điện. Khi bị ion hoá, các nguyên tử và các phân
tử khí trung hoà về điện sẽ mất đi một phần electron và trở thành ion dương. Chất khíbị
ion hoá đó gọi là plasma.
- Sự phóng điện trong chất khí sẽ tạo ra plasma khí. Trạng thái plasma khí được duy trì
nhờ năng lượng toả ra từ dòng điện phóng qua plasma. Nếu bị loại bỏ điện trường ngoài
đi thì plasma khí biến mật rất nhanh, nó sẽ trở thành chất khí bình thường. Quá trình
này được gọi là sự tái hợp của chất khí.
- Sự phóng điện trong chất khí được phần thành hai nhóm lớn: sự phóng điện phụ thuộc
và sự tự phóng điện.
I. Sự phóng điện phụ thuộc :
1. Định nghĩa :
- Sự phóng điện phụ thuộc là sự phóng điện mà tính dẫn điện của chất khí được duy trì
nhờ những yếu tố ion hoá bên ngoài (buồng ion hoá). Các ion và electron tự do được
tạo ra, dưới tác dụng của điện trường, sẽ chuyển động có hướng, và sinh ra dòng điện
2. Các phương pháp để ion hoá chất khí :
- Có hai phương pháp chính để ion hoá chấ tkhí bằn gphwơng tiện bên ngoài đối
với sự phóng điện phụ thuộc sự ion hoá do ảnh hưởng của nhiệt dộ và do tác dụng
của bức xạ.
 Nhiệt ion hoá
- Theo quan điểm nhiệt động, có thể phân biệt plasma cân bằng và plasma không cân
bằng. Trong hệ cô lập, khí plasma ở trạng thái cân bằng với môi trường bao quanh (như
trên các vì sao) thì động năng trung bình của tất cả các hạt là bằng nhau. Vì vậy plasma
cân bang là plasma đẳng nhiệt có thể tồn tại mà không cần lấy thêm năn glượng từ bên
ngoài. Tuy nhiên, trong điều kiện phòng thí nghiệm, kích thước plasma rất bị giới hạn.
Một cách chính xác, không bao giờ nhận được plasma cân bằng nhiệt.
- Trong thực tế, luôn luôn có một số hạt đi đến tường và cực phóng điện. Những hạt này
đã mang năng lượng ra khỏi thể tích plasma.
- Với quan điểm nhiệt động thì điều đó có nghĩa là hệ không bị cô lập, mà đã tương tác
với moi trường bao quanh. Trong trường hợp này đưa đến sự bất đảng nhiệt.
- Như vậy, plasma phóng điện khí luôn luôn là plasma bấtđẳng nhiệt. Vì rằng các hạt đi
ra khỏi thể tíchđèuman theo năng lượng, nên cần bù vào số năng lượng đó, hay nói
khác đi, plasma tự nó sẽ biến mất. Có thể duy trì plasma bất đẳng nhiệt bằng cách cung
cấp năng lượng cho nó.
 Sự phóng điện khí- Thấy vậy, phóng điện khí chỉ tồn tại khi có trường ngoài - trường dừng xung hay cao
tần. Những điện tử và ion được gia tốc trong những trường đó, và nhờ vậy, chúng có
khả năng ion hoá phân tử và nguyên tử trung hoà.
- Plassma bất đẳng nhiệt không thể có trung hoà điện hoàn toàn. Nhưng thường ự phá vỡ
trung hoà điện đó không lớn. Vì vậy, ta gọi plasma bất đẳng nhiệt là plasma gần trung
hoà và xem điều kiện gần đúng :
Zi
n
i n
e 0
- Điều kiện gần trung hoà là mộ trong những điều kiện cơ bản của plasma
- Tính gần trun ghoà được hiểu là gần trung hoà về điện trung bình trong một thể tích đủ
lớn và sau một khoảng thời gian đủ lớn.
- Nếu đốt nóng chất khí, thì các phân tử của nó thu được môt năng lượng đủ lớn. Năng
lượng này có thể gây ra sự ion hoá chất khí.
- Nhiệt độ là đại lượng tỉ lệ với động năng trung bình của hạt. Nếu tăng nhiệt độ sẽ tăng
xác suất kĩch thích và ion hoá do va chạm giữa các hạt nặng với nhau.
- Quá trình này dễ dàng xảy ra trong khí có thế kích thíh và có thế ion hoá thấp, đặc biệt
trong kim loại kiềm.
Ví dụ : Cs(Vi=3.88 volt), áp suất torr, T = 3.10
3
K, bậc ion hoá~50%
- Với nhiệt ion hoá, luôn có quá trình nghịc xảy ra. Đó là quá trình tái hợp.
Vận tốc ion hoá :
 j = k1n0n
2
e
Vận tốc tái hợp :
2 = k2nin
2
e
 Quang ion hoá :
- Sự tách nguyên tử va fphân tử khí thành các electron và ion dưới tác dụng của bức xạ
được gọi là quan ion hoá.
- Không phải bức xạ nào cũng có khả năng gây ra sự ion hoá chất khí. Quang ion hoá
chất khí có thể xảy ra nếu lượng tử ánh sang được hạt hấp thu có năng lượng thoả mãn
biểu thức đối với điện tử
Hv >= e,Vi (Vi: thế ion hoá)
 ( ) 1,234.10 / ( )
0 4
 A  Vi volt
- Điện tử giải phóng có năng lượng :
E = mv
2
/2 = hv – eVi
  b
:quang ion hoá không xảy ra một cách trực tiếp vì năng lượng bức xạ tương ứng quá
nhỏ.
- Khi chiếu bức xạ sóng ngắn ( Rơnghen hay Gama) lên khí, do bức xạ có năng lượng
lớn, nên quang ion hoá xảy ra với cường độ lớn.